電流

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電流とは

■ 電流
電流は電子が流れることにより起こります。

■ 電流の向き
電流の向きを決めたとき、電流の流れは 正電荷 の流れる方向と決められました。
電流は プラス から マイナス の向きに流れるとしています。

後になって、電流の流れは自由電子の流れであることがわかりました。
電流と電子の流れが逆 だったのです。

■ 電流の大きさ
電流の大きさは、任意の断面を1秒間に移動する電気量で表します。

電流 1 [A] アンペア は 1秒間に 1 [C] クーロンの電荷が移動することをいいます。

★ 電流を \(I\) [A] 電荷(電気の量のこと)\(Q\) [C] 時間を \(t\) [s] とすると、電流は次の式で表されます。
\(I=\cfrac{Q}{t}\) [A]

電流の単位 [A] = [C] / [s] になります。

電流の公式 I=Sevn

電流の公式として
\(I=Sevn\) があります。
公式の導き方を説明します。

★ 図のように導体の中を電子が移動すると電流が流れます。

★ 1秒間に電子が移動する距離は 速度が \(v\) [m/s] なので \(v\) [m] になります。
1秒間に導体を電子が移動した体積は
体積=断面積×移動距離 ですから
体積\(=Sv\) [m3] になります。

★ 単位体積当たりの電子の数
単位体積当たりの電子数を個数密度 \(n\) といいます。 

1秒間に電子が移動した個数は、次のように求めることができます。
個数=体積×個数密度 から
個数=\(=Svn\) になります。

★ 1秒間に移動した電気量 \(q\) は 個数×電子の電気量 になります。
\(q=Sevn\) [C/s] 

\(I=\cfrac{Q}{s}=\cfrac{Sevn}{1}=Sevn\) [A] 

電気素量

正・負の電気量の最小単位の絶対値を 電気素量 といいます。
\(e\) で表し単位に [C] クーロンを使います。

電気素量 \(e=1.60219×10^{-19}\) [C] 

★ 1個の電子の持つ電荷は電気素量にマイナスを付けます。
\(-e=1.60219×10^{-19}\) [C] 

★ 1個の陽子の持つ電荷は電気素量にプラスを付けます。
\(+e=1.60219×10^{-19}\) [C] 

★ 1アンペアを電子の数に換算すると
電子の個数\(=\cfrac{1}{1.60219×10^{-19}}≒6.24×10^{18}\) 個になります。

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